DE102005006953A1 - Switchgear, for over-current protection, has polymer positive temperature coefficient element which gets expanded due to change to high impedance condition causing mechanical unlatching of latch, by which main contact is opened - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgerät mit PTC-Element gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann sowohl bei Leitungsschutzschaltern der Haus-Installationstechnik als auch bei Schaltgeräten ohne Überstrom-Schutzfunktion verwendet werden.The The invention relates to a switching device with PTC element according to the preamble of claim 1. The invention can be used both in circuit breakers the house installation technology as well as with switching devices without overcurrent protection function be used.
Aus
der
Allgemein bekannte Leitungsschutzschalter besitzen einen thermischen und einen magnetischen Auslöser und sind in der Regel für Wechselstrom verwendbar. Während der thermische Auslöser zeitverzögert bei geringen Überströmen wirkt, trennt der magnetische Auslöser die Kontakte bei Kurzschlussströmen nach kurzer Zeit.Generally known circuit breaker have a thermal and a magnetic trigger and are usually for AC usable. While the thermal trigger Time Lag works at low overcurrents, disconnects the magnetic trigger the contacts at short circuit currents after a short time.
Bei strombegrenzenden Leitungsschutzschaltern wird der Kurzschlussstrom durch einen möglichst schnell einsetzenden und steilen Lichtbogenspannungsanstieg stark begrenzt, so dass der prospektive Kurzschlussstrom nicht erreicht wird. Dazu wird der Lichtbogen in eine Löschkammer geleitet und in mehrere Teillichtbögen aufgeteilt. Die ser Vorgang bringt aber auch unerwünschte Nebenwirkungen mit sich. Der Lichtbogen belastet bei seiner Entstehung die Kontakte des Schalters. Die Lichtbogenspannung wirkt ins Netz zurück und die Größe der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit ist entscheidend für das entstehende Frequenzspektrum der störenden Oberwellen.at Current-limiting circuit breakers is the short-circuit current through one as possible fast onset and steep arc voltage rise strong limited, so that the prospective short-circuit current is not reached becomes. For this purpose, the arc is passed into a quenching chamber and into several Partial arcs divided up. The water process brings but also unwanted side effects with himself. The arc burdens the contacts as it forms of the switch. The arc voltage acts back into the network and the Size of voltage rise speed is crucial for the resulting frequency spectrum of interfering harmonics.
Beim Einsatz in Gleichstromsystemen gilt das Beschriebene ebenfalls, es fehlt aber die das Löschen unterstützende Wirkung des Nulldurchgangs der Netzspannung. Es kann besonders bei kleinen Strömen zum „Stehenbleiben" des Lichtbogens im Kontaktsspalt und nachfolgend zur Zerstörung des Leitungsschutzschalters kommen. Deshalb werden für Gleichspannung modifizierte Geräte mit zusätzlichen Einrichtungen zur Lichtbogenblasung (z. B. Magnete) verwendet, deren Anschlüsse der Polarität fest zugeordnet werden müssen.At the Use in DC systems, the same applies, but it is missing the deletion supportive Effect of the zero crossing of the mains voltage. It can be especially at small streams to "stop" the arc in the contact gap and subsequently to the destruction of the circuit breaker come. Therefore, for DC voltage modified devices with additional Devices for arc blowing (eg magnets) are used, whose connections of polarity must be assigned.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät mit PTC-Element anzugeben, bei dem der Strom nach Überschreitung eines definierten Grenzstromes zunächst bis zu einem geringen Reststrom verringert wird und erst anschließend die Hauptkontakte geöffnet werden.Of the Invention is based on the object, a switching device with PTC element indicate that the current exceeds a defined limit Limit current first is reduced to a small residual current and only then the main contacts open become.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.These The object is achieved in conjunction with the features of the preamble according to the invention solved specified in the characterizing part of claim 1 features.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Belastung der Kontakte des Schaltgerätes vermieden wird. Bei Verwendung des Schaltgerätes als Leitungsschutzschalter sind ein thermischer Auslöser, ein magnetischer Auslöser oder eine Löschkammer nicht erforderlich, so dass die Herstellkosten reduziert werden. Es wirkt keine durch einen Schaltvorgang erzeugte Lichtbogenspannung ins Netz zurück und die Oberwellenbelastung des Netzes ist sehr gering. Das Schaltgerät ist universell für Gleichstrom und Wechselstrom geeignet.The particular advantages of the invention are that a load on the contacts of the switching device is avoided. Using of the switching device as a circuit breaker are a thermal release, a magnetic trigger or a quenching chamber not required, so that the manufacturing costs are reduced. There is no arc voltage generated by a switching operation back to the net and the harmonic load of the network is very low. The switching device is universal for direct current and AC suitable.
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further Advantages will be apparent from the following description.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.advantageous Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawing Embodiments explained. It demonstrate:
In
In
Elektrisch leitfähige PTC-Elemente (Kaltleiter) sind an sich bekannt, z. B. auf Polymerbasis als PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient) – Elemente. In elektronischen Anwendungen werden polymere PTC-Elemente z. B. als selbstrückstellende Sicherungen auf Kaltleiterbasis verwendet. Für den erfindungsgemäßen Vorschlag sind folgende Funktionen eines polymeren PTC-Elementes von Wichtigkeit:
- • Das polymere PTC-Element hat im Ausgangszustand einen kleinen Widerstand (niederohmiger Zustand), bei Stromerhöhung über einen definierten Grenzstrom steigt der Widerstand stark an (hochohmiger Zustand) und begrenzt damit den fließenden Strom auf einen geringen Reststrom. Das polymere PTC-Bauelement verbleibt solange in diesem hochohmigen Zustand, solange Spannung anliegt (und dieser Reststrom fließt). Nach Unterbrechung des Stroms wird das polymere PTC-Element nach einigen Sekunden wieder niederohmig.
- • Im Gegensatz zu keramischen PTC-Elementen haben polymere PC-Elemente sowohl eine höhere Betriebsspannung (250 V) als auch zusätzlich eine nutzbare reversible Volumenänderung bei der Widerstandsänderung. Diese Volumenänderung wird in vorliegendem Fall zur mechanischen Beaufschlagung des Schaltschlosses herangezogen.
- • The polymeric PTC element has a small resistance in the initial state (low-resistance state), with current increase above a defined limiting current, the resistance rises sharply (high-resistance state) and thus limits the flowing current to a low residual current. The polymeric PTC device remains in this high-resistance state as long as voltage is applied (and this residual current flows). After interruption of the current, the polymeric PTC element becomes low again after a few seconds.
- • In contrast to ceramic PTC elements, polymeric PC elements have both a higher operating voltage (250 V) and, in addition, a usable reversible volume change in the resistance change. This volume change is used in the present case for mechanical loading of the switching mechanism.
Das
polymere PTC-Element
- • thermischen Auslöser (Überstrom-Ausslösung) und
- • magnetischen Auslöser (Kurzschlussstrom-Auslösung).
- • thermal release (overcurrent release) and
- • magnetic release (short-circuit current tripping).
Die
bei Widerstandsänderung
(vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand) auftretende Volumenänderung
bzw. Ausdehnung des polymeren PTC-Elementes wird mechanisch für die Entklinkung des
Schaltschlosses
Das
Schaltgerät
gemäß
Die
beiden Betriebsarten des Schaltgerätes gemäß
- 1. Beim Einschalten über Betätigungsorgan
17 /Schaltschloss14 werden zuerst die Vorkontakte10 /15 geschlossen, danach wird das Schaltschloss14 gespannt und die Hauptkontakte11 /16 werden geschlossen. - 2. Beim Ausschalten über
das Betätigungsorgan
17 , das als Schalthebel (Handbetätigung) oder z. B. als Magnetspule (Schütz) ausgeführt sein kann, werden nur die Vorkontakte10 /15 geöffnet. Dadurch wird das PTC-Element13 in den Stromfluss eingeschaltet und vom Strom durchflossen, welcher über dem definierten Grenzstrom des PTC-Elementes liegt. Das PTC-Element erwärmt sich und gelangt in den hochohmigen Zustand, folglich sinkt der Strom bis auf den Reststrom. Mechanisch bewirkt die Ausdehnung (Volumenänderung) des PTC-Elementes13 danach die Entklinkung des Schaltschlosses14 , wodurch die Hauptkontakte11 /16 geöffnet werden. Die mechanische Verbindung zwischen PTC-Element13 und Schaltschloss14 ist so eingestellt, dass erst nach Erreichen des Reststromes (und der damit verbundenen Ausdehnung) das Schaltschloss14 entklinkt wird, wodurch die Hauptkontakte11 /16 vorteilhaft nur den Reststrom unterbrechen müssen.
- 1. When switching on actuator
17 / Latching mechanism14 First, the pre-contacts10 /15 closed, then the switch lock14 curious and the main contacts11 /16 will be closed. - 2. When switching off via the actuator
17 , as a lever (manual operation) or z. B. can be designed as a magnetic coil (contactor), only the pre-contacts10 /15 open. This will make the PTC element13 switched into the current flow and flows through the current, which is above the defined limit current of the PTC element. The PTC element heats up and enters the high-resistance state, as a result of which the current sinks to the residual current. Mechanically causes the expansion (volume change) of the PTC element13 then the unlatching of the switch lock14 , causing the main contacts11 /16 be opened. The mechanical connection between PTC element13 and switch lock14 is adjusted so that only after reaching the residual current (and the associated expansion) the switching mechanism14 Unlatched, causing the main contacts11 /16 advantageous only have to interrupt the residual current.
Bei
beiden Ausführungsformen
gemäß
- 11
- erste Klemmefirst clamp
- 22
- zweite Klemmesecond clamp
- 33
- HauptkontaktpaarMain contact pair
- 44
- polymeres PTC-Elementpolymeric PTC element
- 55
- Schaltschlossswitch lock
- 66
- beweglicher Schaltkontakt des HauptkontaktpaaresPortable Switching contact of the main contact pair
- 77
- Betätigungsorganactuator
- 88th
- erste Klemmefirst clamp
- 99
- zweite Klemmesecond clamp
- 1010
- VorkontaktpaarVorkontaktpaar
- 1111
- HauptkontaktpaarMain contact pair
- 1212
- Verbindungspunkt beider Kontaktpaarejunction both contact pairs
- 1313
- polymeres PTC-Elementpolymeric PTC element
- 1414
- Schaltschlossswitch lock
- 1515
- beweglicher Schaltkontakt des VorkontaktpaaresPortable Switch contact of the pre-contact pair
- 1616
- beweglicher Schaltkontakt des HauptkontaktpaaresPortable Switching contact of the main contact pair
- 1717
- Betätigungsorganactuator
Claims (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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DE200510006953 Withdrawn DE102005006953A1 (en) | 2005-02-16 | 2005-02-16 | Switchgear, for over-current protection, has polymer positive temperature coefficient element which gets expanded due to change to high impedance condition causing mechanical unlatching of latch, by which main contact is opened |
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